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形影相随鸟晴空Gutzmer-世界杰出青年经济地质学家(十二) 精选

已有 4332 次阅读 2014-3-31 13:10 |系统分类:科普集锦| style, 博物馆, 蒙娜丽莎, 维纳斯, 波提切利

走在水泥钢筋浇筑的高楼林立的现代都市,想起泛舟小湖,凉风习习、烟波浩渺中你柔情的目光,欲要寻找城邦走过的漫长岁月,唯有与你相拥徘徊于历史博物馆的深深走廊,鲜花盛开中你笑语盈盈,绿意苍松里,你暗香阵阵。斜倚雾霾而去,阳光而来的拱桥栏杆,我闭目凝思,心中多是巴特农神殿的雄伟壮观与蒙娜丽莎淡淡的微笑。我一时段呆滞的目光好似中世纪1000年沉睡的肉身,而刹那间的目光流转又似波提切利画笔下体态如酥的维纳斯,有了觉醒的活力,接受众神的瞻仰。在一如既往、平淡无奇的岁月里,总有突然而至活跃元素改变从前的模样,宁静与动荡是世间万物的两种态势,均变论与灾变论、水成说与火成说、儒家学说与道家学说……无不将之体现的淋漓尽致。在矿床的天地里,化学的天空下,U+4、Fe+2、Mn+2正在酸性条件下,还原状况的流体里肆意游荡,却一不小心误入碱性、氧化的条件而自身改变成为U+6、Fe+3、Mn+3,于是沉淀为一种氧化物而从此慵懒。我们前面介绍的大多数经济地质学家都喜欢研究“有色”的黄铜矿、辉钼矿等,而“黑色”的黑钨矿、磁铁矿、软锰矿则鲜有提及,但有人偏偏喜欢向这“黑暗的角落里”,“黑金”统治的世界里彳亍前行,且斩获颇丰,今天我们有幸介绍一位研究锰矿的德国青年经济地质学家Jens Gutzmer。


Jens Gutzmer(照片来自EG)

Jens1969年生于德国Lower Saxony州的Damme小镇,并在那里长大,他的父亲是当地一名护林员。当还是一个孩子时,透过卧室窗户上的玻璃,他看到一个废弃的铁矿高耸的井架与死寂的选矿厂。十岁时,他独自一人漫游其间,在废石堆里寻找矿物与化石,并在家里建立了一个小型科学矿物收集室,至今依然保留。对于Jens的兴趣爱好,父母看在眼里,并积极支持,还把他介绍给了Siegfried Flach一个不但喜欢收藏矿物与化石,还喜欢使用双目镜识别和描述它们的家伙。Flach那里有大量的书籍,还告诉他许多常识,由此奠定了Jens后来在 Technical University ofClausthal-Zellerfeld就读矿物学和经济地质学的基础。想我自小也喜欢看小人书,并且收藏了两个纸箱,但到如今,都已灰飞湮灭,不知去向,想来就涕泪交零。

在上学期间,Jens很快就认识到经济地质学家在德国处境艰难,Harz山西部的两个贱金属矿山已经关门大吉,同样的命运也将降临于将与之合并的东德的矿山身上,他突然有了要游览一些课本上描述的世界上著名采矿区的想法。这个想法很快落在了南非身上,因为南非有着世界上密集程度最大的世界级矿山,这包括享有盛名的Witwatersland 金矿田和产出铬铁矿等的世界上最大的层状基性侵入岩体Bushveld Complex。有想法就要有行动,Jens开始给南非的矿山写申请,希望以实习学生的身份到矿山实习,不幸的是,所有的矿山都毫无例外地拒绝了他的申请,因为这些矿山需要的是地质学家,对于实习的学生还是不怎么欢迎。正在悲观失望之际,在南非有研究项目的学校矿物博物馆馆长Karl Strauss博士(Jens曾有幸作为学生助手在Karl Strauss博士领导下工作),以Jens的名义给他在南非的RAU(Rand Afrikaans University)大学的合作者Nicolas J.Beukes写信寻求帮助。Nic很快就答应了,开始想让Jens作为访问学生在Witwatersland工作,但很快临时变卦,在Kalahari锰矿田从事矿物学研究,开始听到这个消息时,Jens很失望,还有什么矿山可以与Witwatersland相媲美呢?但到现场后,他很快从悲观失望转为积极乐观,因为这个锰矿床也是世界上最大的锰矿床,规模巨大,采场壮观。Nic只所以让Jens来这个锰矿床,是因为他当时认识到:在这个矿田,正断层和矿石品位、矿物组成之间有着一些内在的关联,但还没有进行详细研究。这样的重担一不小心落在了Jens这个当时几乎对锰矿一无所知的硕士学生身上,开始尝试性调查Nchwaning锰矿正断层中矿石品位变高的原因。


Witwatersland Gold Field(照片来自网络)

在6个月的时间里,Jens完成了一份令人惊异的研究工作,清晰阐明了断层中从低品位矿石到高品位矿石热液矿物的分带性,众所周知,锰氧化物矿石在中微观尺度上是难以区分的,这不由得让人对Jens这个初出茅庐的毛头小子刮目相看。在这么短的时间内,几乎没有高人指点的情况下,Jens成了识别这些锰氧化物的专家,其研究成果有着巨大的经济价值,影响了不同锰矿石的冶炼,提供了不同矿石类型间化学组成和矿物组成的关系。因研究成果突出,他的毕业论文获得了学校Rudolph Vogel Award。

Kalahari Manganese Field(照片来自网络)

热情被点燃了!1993年5月份,听从Nic的建议,他又重回RAU,攻读博士学位,继续研究锰矿床,Kalahari和Postmasburg锰矿石和围岩的矿物和地球化学特征研究是核心所在,努力理解成矿作用过程和随后的热液蚀变效果,资金保障来自Pretoria的National Research Foundation,后勤保障来自采矿公司。1996年初春,他的博士论文就完成了,在Kalahari锰矿田区域和地区尺度上清晰阐明了控制锰矿品位和矿物组成的多个阶段的热液蚀变和表生富集作用。研究成果对理解古元古代喀斯特灰岩为容矿围岩的锰矿和与之有密切关系的铁矿也颇有裨益。后来还将之包括进了“The Manganese Adventure”这样一本书中。Jens后来回忆,重回南非当时是一项艰难的抉择,但考虑到当时正在从完全不同的角度接近地球科学,而且Nic有着丰富的野外知识,自己有着敏锐的矿物学眼光,两者结合,珠联璧合,最终Jens还是回到了南非。

博士毕业后,Jens继续在RAU呆着开始进行博士后研究工作,后来则成了高级讲师。在这段时间里,他有了一项重要发现:古元古代Gamagara组的红层中的砖红土壤古风化面直接覆盖于Postmasburg锰矿之上。这项发现把我们对砖红土壤的形成时间倒推了1500百万年,暗示在2.2Ga年前就已有陆地生物体的存在。而且这改变了我们以往对古元古代土壤形成的认识,增加了我们对早期大气圈氧起源和演化的合理推断。

利用新建立的喀斯特灰岩为容矿围岩的锰矿和古元古代砖红土壤形成的知识,Jens开始研究与年轻岩石中风化作用有关锰矿床的形成,并逐渐占据领导角色,指导了一些硕士毕业生,三项成就最为突出:一描述了南非一种赋存于二叠纪地层中的新的铁锰矿床类型,这种矿床类型起源于晚白垩纪和早第三纪后冈瓦纳非洲地表铁锰碳酸盐矿床的风化作用;二利用40Ar-39Ar测年方法测定了后冈瓦纳非洲地表的年龄;三描述了1.9Ga年古元古代红层中的浅水生物扰动富锰的似核形石的最早证据,论述了它们如何与从海洋到陆地环境的锰矿床的时间演化的关系。

除了聚焦于南非锰铁矿床外,Jens也热衷于把它们放于全球演化的框架下,为此他在南非组建了好几个工作室,积极参与国际IGCP318“海相多金属矿床”的相关性研究,发表了一篇有关印度新元古代Penganga锰矿的研究论文,这个矿床的矿石原来认为是锰的氧化物,但Jens通过研究,认为主要矿石是碳酸锰。

1999年10月份至2000年9月份,Jens曾短暂回到德国,在theUniversity of Muenster作为副教授帮助Karl Strauss博士的兄弟Harald Strauss教授筹建稳定同位素实验室,因此他的分析实战经验大增。但没有抵挡住南非阳光普照的海滩,热情洋溢的人们,以及地质学会的盛情邀请,他又一次返回了南非。

2000年10月份起,作为RAU的副教授,参与领导了古元古代矿化研究团队,主要是研究早前寒武纪古环境变化和沉积型Fe、Mn、贱金属矿床起源之间的关系。Jens也慢慢加大了他的研究范围,开始涉足铁锰矿床稳定同位素、流体包裹体研究,研究区域则包括巴西、摩洛哥、加纳、南非和印度,也研究古元古代Pb-Zn矿床。

可以看出,Jens从一个只研究单一矿床类型到研究铁锰矿床的方方面面,以及它们随时间变化与古环境的关系非常快,这也给我们很好的启示:若想多点开花,首先要单点铆劲。正是因为孜孜不倦的追求,他获得了2002年SEG象征青年最高成就的Lindgren Award。2005年,他成为约翰内斯堡大学(theUniversity of Johannesburg 全职地质学教授;2008年,他回到德国,成为弗莱贝格工业大学(TU Bergakademie Freiberg矿物系教授,并领导经济地质与岩石学研究小组。


Jens在弗莱贝格工业大学办公室内(王敏芳提供,照片中即是)

地球化学特征表明Fe+2相比Mn+2更容易被氧化沉淀,由此造成了在空间上二者经常“相望不相闻”。现代形成锰矿的重要之地在黑海,不断活动的沉积作用导致了MnO2的不断沉积。总体而论,人们对锰矿的研究还相对薄弱,这可能与其不怎么重要的地位有关,或者淹没在铁矿的研究漩涡中。Jens对锰矿孜孜不倦的追求给了我们人生很大的启发,只要坚持不懈,哪怕是别人不怎么重视的领域,也会“野百合也有春天”。在我们国家的本科教育越来越细的今天,希望地学研究领域也越来越细,我们总不能只是以博物学家的姿态站在高高的土堆上指手画脚,希望俯下身子,耐得住清贫与寂寞,受得了孤独与冷清,切实做出自己的贡献,哪怕微不足道,哪怕暂不为人识。但在中国“以人为本”的千年教育下,“学问只是工具,利禄才是目的”的功利思想已经牢牢占据了人心,“撼山易,撼思想难”。科技强身才是大国崛起,国家强盛的标志,才是“中国梦”实现的基础,“人必先知其所事者为何事,然后有欲善其事之心”,所以实现“中国梦”科技强身的当务之急:改变中国人的做事态度。





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